行星齿轮减速器的设计及三维建模毕业设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目 行星齿轮减速器的设计及三维建模 系部 自动化工程系 专业 机电一体化技术 姓名 杨震 学号 G1240111 指导教师： 朱红娟 2014 年 08月 21 日1、文献综述1.课题来源行星齿轮减速器与普通定轴减速器相比，具有承载能力大、传动比大、体积小、重量轻、效率高等特点，被广泛应用于汽车、起重、冶金、矿山等领域。我国的行星齿轮减速器产品在性能和质量方面与发达国家存在着较大差距，其中一个重要原因就是设计手段落后，发达国家在机械产品设计上早已进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析、优化设计等应用到产品的设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查等。机械技术是机电一体化的基础，而行星齿轮的设计又是机械基础的必修课，所以对于机电一体化技术专业的学习者来说行星齿轮减速器的设计就理所当然了。根据国内外的研究现状及发展情况,为了使我国的行星齿轮减速器产品赶超其它发达国家，我国正在做设计研究的努力，结合专业所学、国内外研究现状及设计老师建议定为此题。2. 选题依据、背景情况与一般的圆柱齿轮的传动相比，行星齿轮传动有着非常大的差异在结构上，其结构比一般的齿轮较为复杂，零件的数量也比其它的多，其运动方式也比较不一样，与其它的齿轮传动相比较有着一定的差异，还会有过约束。它的太阳轮与行星齿轮是外啮合的传动方式，而行星齿轮跟内齿圈之间是内啮合的状态，并且行星齿轮在围绕自身中心轴转动的时候同时还会围绕内齿圈的中心轴进行转动，这样就不方便于整个机构的设计，对后面的运动分析也有一定的影响。我国一直在进行行星齿轮传动性能的研究，现在也有一些部门正在做有力学、浮计等问题的研究。在齿轮动态性能的研究上我国虽然开始的比其它的国家晚，但是我们不断地吸收外国研究出来的内容，再结合我们遇到的实际问题从而进行研究分析，也取得了一定不俗的成绩。在机械制造业，现在有很多企业把产品的设计、分析、制造、产品的数据管理和信息技术集于一体.这种先进的管理方式属于企业信息化的范畴。并且这种先进的管理方式也引发了设计领域的巨大的变化。第一次大的变化是八十年代CAD软件的推广，国内普遍使用的是Aut0CAD软件。利用Aut0CAD软件使许多机械工程师逐渐地甩掉了图板。第二次大的变化是大量三维CAD软件的出现，如Pro/Engineer、Solid works、UG等。三维CAD软件不仅仅可以实体造型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检验、机构分析和动态干涉检验、动力学分析、强度分析等。因此运用三维设计软件的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。Aut0CAD软件虽然可以进行简单的三维实体模型设计，但设计出模型后的处理工作是无法实现的。在ProE环境下，对圆柱直齿轮建立了精确的参数化模型。通过定义各种约束，在装配模块中确定了齿轮副的相对位置与啮合关系。并使用机构运动分析模块，通过定义机构的连接与伺服电机，实现了齿轮副的运动过程仿真。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。虚拟装配是在虚拟环境中，利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配虚拟装配可帮助产品摆脱对于试制物理样机并装配物理样机的依赖，可以有效地提高产品装配建模的质量与速度。通过在计算机软件平台下对整套装置的设计仿真分析，能够及时地发现设计中的缺陷，并根据分析结果进行实时改进。参数化建模、虚拟装配，运动仿真贯穿于整个计算机辅助设计全过程，可显著地缩短研发周期，降低设计成本，提高工作效率。本次建模与运动仿真分析实现了圆柱直齿轮副的电子样机设计，对现实齿轮制造过程有一定的指导意义。3.国内外研究现状、发展动态20世纪80年代，世界齿轮技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。技术发展中最引人注目的是：硬齿面技术功率分支技术和模块化设计技术。20世纪80年代，国外硬齿面齿轮技术日趋成熟。采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于ISO1328-1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的4倍，为软齿面齿轮的56倍。一个中等规格的硬齿面齿轮减速机的重量仅为软齿面齿轮减速器的三分之一左右。功率分支技术，主要指行星及大功率的功率又分支及多分支装置，如中心传动的水泥磨机主减速器，其核心技术是重载。模块化设计技术，对通用和标准减速器指在追求高性能和满足用户多样化大覆盖面需求的同时，尽可能减少零部件毛坯的品种规格，以便于组织生产，使零部件生产形成批量，降低成本，取得规模效益。这些技术的应用和日趋成熟，使齿轮产品的性能价格比大大提高，产品越来越完美。20世纪70年代至90年代初，我国的高速齿轮技术经历了测绘仿制、技术引进（和技术攻关）到能独立设计制造三个阶段。现在我国自己的设计制造能力基本上可满足国内生产需要，设计制造的最高参数为：最大功率44MW，最高线速度168m/s，最高转速6700r/min。我国是从上世纪才开始研究并进行开发运用行星齿轮减速器，从上世纪70年代制订准系列JB1799-1976。低速大转矩的行星齿轮减速器也开始批量的生产和运用。己经研制成功高速大功率的多种行星齿轮减速器，如高压缩机的行星齿轮箱。现在我国已经拥有批量生产与供应最大输出转矩可达700kNm 的各种行走行星齿轮减速器，在此同时具角回转行星减速器相继进行了成功开发与投入完美的使用。由中国重限公司减速器系列，其水平在国际上已经拥有很高的地位；由宁波德一家专门生产传动设备的有限公司完成行星减速器在与柔性液压有关的专业的技术上同时取得了较为大的突破，这在国际的减速器设计中也是较为先进的。虽然我国在行星齿轮减速器的研制与开发上取得了一定的成果，但是与其它的工业较为发达的国家相比较还存在着一定的差距，我们不能只顾于眼前的设计，要放长远设计计划，我们还需要进行积极的引收国外的较为先进的技术。 伴着我国的航天技术、航空技术、机器机械、电子电能、能源以及在核能工业等方面的快速有效地发展和工业的机器人等在现在各工业部门的较为普遍的使用，我国在谐傲的成绩。总而言之，当今世界各国的行星齿轮减速器以及齿轮的总体发展技术的趋势是向着六化方面发展。六高指的是较高的承受载荷的能力、比较高硬度的齿面、比较高的可靠性、比较高的速度、比较高的精度与比较高的传动效率；二低指的是低的噪音、生产成本的低廉；二化即指样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展有着一定的关联，在某种的程度上代表着一个国家的工业发展在国际上是否具有较为先进的水平，因此，开拓开展研究与发展行星齿轮减速器与齿轮的各种技术在我国有着非常的广阔的不可预测的前景。2、设计（论文）的内容1. 主要内容及技术本次设计主要是对行星齿轮减速器背景情况做简单的介绍，国内外的行星齿轮减速器发展情况、设计研究情况做说明。主要内容是根据设计的参数计算相关齿轮参数，根据减速器工作环境选取减速器的传动类型配齿计算，初步计算齿轮的主要参数，啮合参数计算，几何尺寸计算，装配条件的验算，结构设计的计算，齿轮强度的验算。再者对设计完成的齿轮进行画图装配，运用UG软件画出三维视图更加清晰准确的表达设计产品的现状。2. 研究方法本次研究设计的主要方法是计算校核、阅读图书资料。行星齿轮减速器的设计及三维建模其主要任务是计算各行星轮的尺寸。在行星齿轮的配齿计算、几何尺寸计算、啮合参数计算、传动效率计算、强度校核计算都是靠查阅资料熟悉计算方法，按照设计的参数一一计算得到所要得到的结果从而达到设计的目的。在三维建模中由于之前的学习比较浅显没有深入的了解，在建模中定会遇到很多问题，为了解决问题会查阅相关的书籍资料，利用强大的资源共享网络查找相关操作视屏方法，以上方法都解决不了的问题还有我知识渊博的毕业设计指导老师，她会辅助我顺利完成毕业设计，培养我独立学习思考问题、解决问题的能力。3. 论文提纲（或为毕业设计的系统模块）在设计行星齿轮传动时，一般应根据该行星传动的使用要求、工作状况和所属齿轮的机械特性等来进行。下为本文行星齿轮减速器设计的主要计算步骤。1、 选